Вопрос 8.

Методы детерминированного и случайного доступа к передающей среде в компьютерных сетях.

Эффективность взаимодействия рабочих станций в локальной компьютерной сети во многом определяется используемым правилом доступа к общей передающей среде в сетях с шинной и кольцевой топологией или концентратору в древовидных и звездообразных сетях. Правило, с помощью которого организуется доступ рабочих станций к передающей среде, получило название метода доступа. В силу большого разнообразия локальных сетей и требований к ним нельзя назвать какой-либо универсальный метод доступа, эффективный во всех случаях. Каждый из известных методов доступа имеет определенные преимущества и недостатки. Кратко рассмотрим наиболее распространенные методы доступа.

В зависимости от используемого метода доступа локальные сети делятся на две группы:

• сети, использующие метод детерминированного доступа,

• сети, использующие метод случайного доступа.

Метод детерминированного доступа. Метод детерминированного доступа предполагает наличие определенного алгоритма, на основании которого рабочим станциям предоставляется доступ, к передающей среде. Например, при централизованном управлении мониторная подсистема (система управления сетью) может последовательно опрашивать каждую из рабочих станций и предоставлять право передачи информации первой желающей рабочей станции. После этого будет опрашиваться следующая рабочая станция и так далее. Алгоритм предоставления права передачи информации может учитывать приоритеты запросов на передачу и их интенсивность. Для нормального функционирования сети необходимо, чтобы она не находилась в режиме насыщения, т.е. нагрузка на сеть не должна превышать ее пропускную способность. В этом случае можно определить минимальное и максимальное значения времени ожидания момента начала передачи информации.

Минимальное время ожидания – это время необходимое для опроса рабочих станций на предмет передачи информации. При увеличении интенсивности информационного потока время опроса растет, достигая максимальной величины. Максимальное время ожидания является фиксированной величиной, определяемой при полной загрузке сети, т.е. при готовности каждой рабочей станции передавать информацию. При этом предполагается, что следующий запрос на передачу информации в данной рабочей станции появляется после обслуживания очередного запроса. Возможность установления гарантированного времени доступа является существенным фактором при работе в режиме реального времени (в темпе поступления информации). Методы детерминированного доступа позволяют учитывать особенности топологии сети и характер передаваемой информации, обеспечивая наиболее эффективное использование передающей среды.

Метод случайного доступа. По этому методу каждая рабочая станция произвольным образом, независимо от других, может обращаться к передающей среде. Возможно одновременное обращение нескольких рабочих станций к общей передающей среде, поэтому данный метод доступа часто называют методом множественного доступа.

Методы доступа в кольцевых сетях

Основными методами доступа в локальных сетях с кольцевой структурой являются:

• метод тактируемого доступа

• и метод маркерного доступа.

Метод тактируемого доступа (тактируемое или размеченное кольцо). Этот метод предполагает разбиение временного цикла кольца, т.е. времени распространения сигнала по кольцу, на множество равных интервалов времени — тактов (сегментов), в каждом из которых помещается один кадр данных (иначе - метка), т.е. группа бит.

Биты ответа: 00=занято; 01=принято; 10=отвергнуто; 11=проигнорировано (в нерабочем состоянии).

Рис.2. Формат кадра в тактируемом кольце

Таким образом, одновременно может передаваться несколько кадров. Количество и длина кадров определяются с учетом основных характеристик сети. Рабочая станция может передавать информацию в кольцо только при прохождении через ее блок доступа свободного кадра. Свободные кадры отличаются от занятых кадров значением специального контрольного бита в заголовке. Единица, как правило, указывает на то, что данный кадр занят, а ноль — свободен. Адресат, получив кадр данных, копирует его. Освобождение (обнуление) кадров может осуществляться как получателем, так и отправителем информации.

В настоящее время известно много разновидностей данного метода доступа, но все они предполагают разбиение сообщений на пакеты с по следующим формированием кадра и эффективны при обмене короткими сообщениями и высокой интенсивности обмена сообщениями.

Рис. 3. Передача данных по размеченному кольцу

Метод маркерного доступа. При обмене большими сообщениями переменной длины предпочтительным является маркерный доступ. Основное отличие маркерного доступа в кольцевой сети от маркерного доступа в сети с шинной топологией заключается в том, что кадры маркера и данных передаются по физическому кольцу в одном направлении. Передача информации в произвольном направлении, как это происходит в сетях с шинной топологией, исключается. Рабочая станция может начать передачу только после получения маркера от предыдущей рабочей станции. Получив маркер, станция посылает в кольцо кадр данных. Передача маркера следующей рабочей станции может осуществляться после возвращения переданного кадра данных либо сразу же после его передачи. Во втором случае говорят о режиме раннего освобождения маркера. При этом каждый последующий кадр данных помещается между предыдущим кадром и маркером. Удаление принятых кадров, как правило, осуществляется передающей рабочей станцией. В сетях с маркерным доступом необходимо контролировать потерю маркера и удаление полученных пакетов.